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也谈为什么我国生物科学研究落后于国外 精选

已有 20795 次阅读 2013-7-31 12:00 |系统分类:观点评述|关键词:科学研究| 科学研究

尽管我没有具体数据,但我基本同意王德华老师的观点(http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=41757&do=blog&id=711638),即中国的生物科学研究总体上落后于国外,至少我从事的领域-生物海洋学和水生生物生态学-在国内外还是有很大差距的。当然我也了解到国内有些实验室的研究水平处于国际上前沿水平,但相对于我国这么多大学、研究机构和科研从业人员,他们属于少数。生物科学研究水平落后于国外只是中国科学研究总体水平落后于国外的一个具体体现。仅管如此,本文的讨论仅限于我熟悉的生物科学领域。

   最近几天科学网上对这一问题正在作深入的讨论。我认为生物科学研究落后的原因既和生物科学本身的学科特点有关,也和我国的科研体制有关。这个问题太大。今天我就从我国研究生(硕士和博士研究生)招生的方面来探讨我国生物科学研究落后于国外的可能原因。这是因为,研究生是高等院校和很多研究机构的科研的主力军,同时我们高校的老师也是从研究生中选拔出来的。因此我认为研究生培养的好坏很大程度上决定我国科学研究的水平。

   我是90年代后期在国内获得硕士学位,随后去加拿大攻读博士学位。博士毕业后在加拿大和美国多所高校做博士后研究,期间和各实验室的研究生有较多接触。因此对国外的研究生招生和教学多少有点了解。近期回国工作后,也招收研究生,对近年国内研究生的招生、教学有了实际的了解,这给了我对国内外研究生教学做比较的基础。

   总的说来我国研究生的招生还是90年代的计划经济模式,实际上是本科生全国统一录取方法的延伸。我国采用这种研究生录取方法,有一定的社会基础,主要是社会缺乏诚信系统,政府为了尽可能对每个考生公平的机会采取全国统考和各专业入学考试、根据考试成绩进行录取的方法,可能也是一种无奈,但它的弊端也是很大,可能大于它的初衷。

     目前的研究生统一考试及根据各专业的入学考试成绩录取的最大弊端是严重限制学生跨专业报考的可能性。跨专业报考研究生是实现学科交叉的前提。很多重要的新的发现都是在学科交叉的过程中产生的。对于生物学来说,学科交叉显得更为重要。因为生物学内容非常广泛,从生物医药到环境保护都涉及。就其研究方法而言主要建筑在化学、物理、数学和计算机基础之上。从生物科学发展历史来看,生物科学的很多历史性突破是和学科交叉有关的。例如生态学上著名的李比希氏最小定律(Liebig’s law of the minimum)讲述的是生物生长由相对于生长需求来说供应最稀少的资源决定的,而不是资源总量。李比希是一个化学家。他的扎实的化学基础导致他发现了氮是植物的必须营养元素,植物的生长经常受氮的限制,从而导致了化肥的发明和农业的大发展。这为当时克服人类面临的饥荒作出了伟大贡献。

   生物学上另一个大家熟知的例子是DNA双螺旋结构的发现导致分子生物学的形成及如今组学的发展。DNA双螺旋结构的发现者之一Francis Crick是物理学家,有幸参加生物医学的研究工作开展DNA分子结构的研究。最后他和生物学家Watson一起提出了DNA双螺旋结构模型。而DNA双螺旋结构的确定主要依据物理学上的X-衍射技术。因此没有生物学和物理学的结合,就没有现在的生物学。

   在生物海洋学领域大家都会提到的Redfield ratio(即海水中浮游生物的C、N、和P的比例平均约为106:16:1。)是由 WoodsHole Oceanographic Institute (WHOI) 的 Alfred Redfield 于50年代提出。Redfield本来不是海洋学专业的,他在加入WHOI前是哈佛大学生理学教授。30年代,他开始利用海洋生物进行呼吸生理方面的研究,随后他被指定为WHOI所长和哈佛大学生物系主任期间开始涉及海洋学研究。当他研读缅因湾海洋化学的数据后,他用一个生理学家的眼光分析为什么水中无机氮和无机磷的浓度变化呈现比例关系,然后他和他的同事们发现浮游生物颗粒中的N:P也是成比例的,而这个比例和水中无机N:P的比例是一致的。由此提出假设,水体N:P比例变化和浮游生物体内元素吸收和矿化分解紧密联系的。最后这一关系在全球更广海洋范围内得到了证实。这一发现直到现在仍然是海洋生物地球化学循环研究的基石。

   尽管以上例子都不是研究生做出来的,但足以说明学科交叉在生物科学领域发展中的关键作用。

   按照现行的招生体制,考生首先参加志愿专业规定的课程考试。如果第一志愿不能录取,考生还有调剂录取的机会。调剂的条件是调剂专业的考试科目必须和第一志愿所考科目相近。比如生物学专业的入学考试课程根据不同研究方向通常是“普通生物学”、“生物化学”、“分子生物学”、“细胞生物学”、“微生物学”、“遗传学”、“生态学”等。这些课程除了生物学专业和农学专业学生,其他专业的学生很难考过,更谈不上高分。从而也就很难被录取。因此我们的研究生招生制度严重扼杀了交叉学科的发展。这也是为什么我们有很多 me-too 的研究,而很少 I said so 的研究。

   我自己在去年的招生程中就碰到这样一个例子。我希望招收一名具备计算机背景的学生从事海洋生模型的研究。幸好有一位算机专业的学生愿意调剂到我的实验室,但她的入学考科目中没有我所在的生物学科点和环境科学学科点所需的入学考试课程,很难调剂,除非愿意加试我们的专业考试科目。但由于该考生对我的研究课题的兴趣,她愿意接受加试,终于如愿以偿。这里可以看出在我国跨专业考研的艰辛。一般的考生尤其是计算机专业的学生,他/她没有必要为读研究生如此折腾,或许就放弃了。从导师的角度,这样的项目需要较强的数学基础和计算机程序语言基础,很难让生物学专业的学生去做。因此我心里很明白,在现在的研究生招生体制下,以后我要招收做计算机模型的研究生,在我们这个“学科点”是很难的。

   我们的招生体制太看重“学科”,而缺少有利于“基于解决问题”的研究生培养方式。我们做研究是为了解决问题,无论是理论问题还是应用问题,而不是为了建设学科的。学科的发展是在解决科学问题的过程中自然进行的。现在我们搞出很多和学科有关的名目,如一级学科、二级学科、n级学科,从硕士和博士点的申报、招生名额的分配、导师所在的学科点等都人为地阻碍了学科之间的渗透和交叉。

   相比之下,国外研究生的招生除了GRE以外,没有入学考试,主要看本科学习成绩。而GRE主要是衡量学生的综合能力,如语文能力、逻辑能力和数理能力等科研基本素质。对于本科阶段的成绩,导师主要看专业背景是否符合她/他的课题需要,当然成绩好坏也是看的。因此导师有很大的自主权。在我工作过的生物学为主的实验室,就碰到几个研究生原来是数学系毕业的,他们的课题是对实验室的历年课题中获得的数据进行集成分析。这种用数理方法对历年数据进行集成分析所能达到的深度,是单个课题的数据分析所无法达到的。也有学生是化学专业、物理专业和计算机专业毕业的。

   更极端的例子是我曾遇到一位已经拿到终身教职的环境生物专业的副教授,本科学的是宗教。我很好奇地问她你怎么从宗教转到环境生物专业。她说她学了四年宗教后感到宗教需要practice而不需要研究。而她在一些环境部门做Intern时发现自己对环境问题非常感兴趣,同时由于她的文科背景,她非常善于写作,能将复杂的环境问题和普通百姓和政府部门解释清楚。所以她决定将环境科学作为她的职业、并攻读环境相关专业的研究生。最后她被她的导师录取为研究生,在她导师的指导下选修了几们本科课程后,从事生态数学模型研究,现在她在这个领域内做得小有名声。所以我一直相信,只要有兴趣,导师给予适当指导,学生肯定能学好,而且会有所成就。如果把她放在中国的考研制度下,一个文科生做数学模型的研究恐怕只能是个梦。而导师可能也就没有这种挑选有培养苗头的研究生的机会。

   科学研究水平及创新能力和社会经济发展状况、科研投入、基础设施等都有密切关系。研究生在任何一个国家的科学研究中具有举足轻重的作用。在国外的研究生培养有很多和国内不一样的地方很难说孰优孰劣。但他们的招生体制给学生和导师之间进行学科交叉提供了可能性。我想这是国外研究比我们走得快的一个不可忽略的因素。因此我国的沿用几十年的研究生招生制度应该按照科学研究的规律进行一些改革,给导师和学校更多的招生自主权去选择合适的学生,而不仅仅是高分、名校的学生。教育主管部门要做的是培养质量的监控等下游问题,而不是上游招生。我国的研究生培养过程也有很多值得改进的地方,但需要单独发文讨论。



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